DE102007047926A1 - Method for controlling a pouring movement of a ladle - Google Patents

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Abstract

The method for controlling a pouring movement of a spoon (18) for pouring a molten material (12) e.g. molten metal into a casting mold (14) e.g. cast, comprises predetermining a mold-specific casting characteristic (A) with respect to a volume of the molten product in the mold via a time course and storage of the casting characteristic, determining a spoon-specific pouring characteristic as function of a volume of the molten product from the spoon over the inclination of the spoon and storage of the pouring characteristic, and automatically generating the progress of the pouring movement. The method for controlling a pouring movement of a spoon (18) for pouring a molten material (12) e.g. molten metal into a casting mold (14) e.g. cast, comprises predetermining a mold-specific casting characteristic (A) with respect to a volume of the molten product in the mold via a time course and storage of the casting characteristic, determining a spoon-specific pouring characteristic as function of a volume of the molten product from the spoon over the inclination of the spoon and storage of the pouring characteristic, and automatically generating the progress of the pouring movement, where the volume of the molten product is determined on the basis of the casting characteristic at each time, and is equated to an optimal volume of the molten product, so that an optimal inclination is regulated to each time via the pouring characteristic. The casting characteristic is simulated as function of the volume of the molten product over the time course by simulation software or manually simulated. The pouring characteristic is empirically determined as a function of the pouring volume of the molten-product over the spoon inclination, where a full-filled spoon is gradually inclined in an automatic calibration procedure until completely emptying the spoon. During the tilting motion, the filled quantity is measured by an electronic balance and the measured value is transferred to a controller (32), in which the measured values are recorded and are created under the knowledge of the specific density of the molten product. The pouring characteristic is analytically calculated as a function of the pouring volume of the molten-product over the spoon inclination that is accumulated volume, under the knowledge of spoon geometry such as three-dimensional-model and under a condition of a horizontally lying molten-product reflector. After a change of spoon geometry, the pouring characteristic is determined according to the new spoon geometry. The mold is moved from an inclined initial position into a vertical end position, where the progress of the movement of the mold in a characteristic for the tilting motion (mold characteristic) is determined and stored as function of the mold position over a time course. The mold characteristic is determined by a simulation method and with external control by recording the mold movement using a coupled position detector (34) during a casting process. The pouring movement of the spoon and the movement of the mold are controlled by the same control. The casting characteristic and the mold characteristic lie in a common time axis. The mold position on the basis of the casting characteristic at each time during the casting process from the mold characteristic and the spoon inclination on the basis of the optimal casting volume over the pouring characteristic are determined so that an automatic control of the inclination of the spoon and the mold takes place. The mold is controlled by an independent controller. The actual position of the mold is detected by the position detector and is transferred to the control of the spoon, where a casting-melt volume is obtained from the casting characteristic at each time and is determined via the associated pouring-melt volume by the pouring characteristic of the associated spoon position. The tracking of the pouring movement of the spoon takes place by a kinematic transformation, where the actual position of the mold is considered and a tool center point is adjusted in such a way that a curvature of the spoon is moved over a charging hole of the mold. Intermediate values are interpolated between discretely measured characteristic values and are provided by controlling the casting machine at a drive of the mold and/or a spoon drive, so that it results a continuous movement. An off-line program generation is carried out, where a movement program for controlling the automation equipment is produced over an algorithm from information of the casting characteristic, pouring characteristic and optionally mold characteristic. An on-line movement generation is carried out, where the position of the spoon and/or the mold is continuously determined via a time course from the given characteristic data and/or characteristic tables and is immediately adjusted by controlling the automation equipment as casting machine.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung einer Ausgießbewegung eines Gießlöffels zum Ausgießen eines Schmelzgutes wie Metallschmelze in eine Gießform wie Kokille.The The invention relates to a method for controlling a pouring movement a ladle for pour out a molten metal such as molten metal in a mold such as Mold.

Im Kokillenguss werden Metallformen mit flüssiger Aluminiumschmelze gefüllt, um Teile mit komplexen Geometrien herstellen zu können. Das Befüllen mit Metallschmelzgut kann u. a. auch automatisiert mit Robotern oder anderen Automationsgeräten realisiert werden.in the Chill casting metal molds are filled with molten aluminum melt to To be able to produce parts with complex geometries. Filling with Metallschmelzgut can u. a. also automated with robots or other automation devices will be realized.

Für die Qualität von Kokillengussteilen ist der zeitliche Verlauf der Materialbefüllung von größter Bedeutung. Um den optimalen Verlauf des Materialfüllvorgangs zu ermitteln, gibt es Simulationssysteme, die als Ausgangsinformation die Einfüllmenge (Materialstrom) über dem Zeitverlauf in Form einer Eingießkennlinie liefern.For the quality of chill casting is the time course of the material filling of utmost importance. To determine the optimal course of the material filling process, there are it simulation systems, which as output information the filling quantity (material flow) over the Provide time course in the form of a pouring characteristic.

Das Automationsgerät zum Einfüllen des flüssigen Metalls in die Kokille ist mit einem Gießlöffel ausgerüstet. Der Gießlöffel ist an einer numerisch gesteuerten Achse befestigt und wird beim Eingießvorgang über die Gießachse geneigt. Je nach kinematischer Anordnung des Gießlöffels am Automationsgerät kann es erforderlich sein, die Bewegung mehrerer Achsen so zu koordinieren, dass die geforderte Ausgießbewegung erreicht wird.The Automation equipment for filling of the liquid Metal in the mold is equipped with a ladle. The ladle is attached to a numerically controlled axis and is the pouring over the casting axis inclined. Depending on the kinematic arrangement of the ladle on the automation device, it may be required to coordinate the movement of multiple axes so that the required pouring motion is reached.

Da der zeitliche Verlauf des Ausgießstroms entscheidend von der Gießlöffelgeometrie abhängt, ist es notwendig, die Ausgießbewegung für eine gegebene Gießlöffelgeometrie anzupassen. Dies wird in der Regel empirisch durchgeführt. Nach einem Gießlöffelwechsel, insbesondere bei einem Wechsel der Gießlöffelgeometrie, muss die Ausgießbewegung erneut optimiert werden.There the temporal course of the pouring stream decisively from the Gießlöffelgeometrie depends it necessary, the pouring motion for one given ladle geometry adapt. This is usually done empirically. To a ladle change, especially when changing the geometry of the pouring ladle, the pouring movement must be optimized again.

Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die Ausgießbewegung vollständig automatisiert, geplant und gesteuert werden kann. Auch sollen die Rüstzeiten nach einem Wechsel der Gießlöffelgeometrie verkürzt werden.From that The present invention is based on the object, to develop a method of the type mentioned in the introduction, that the pouring motion Completely automated, planned and controlled. Also should the up times after changing the ladle geometry shortened become.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß u. a. durch folgende Verfahrensschritte gelöst:

  • – Vorgabe einer gießformspezifischen Eingießkennlinie in Abhängigkeit eines in die Gießform eingegossenen Schmelzgutvolumens über dem Zeitverlauf und Speichern der Eingießkennlinie,
  • – Ermittlung einer gießlöffelspezifischen Ausgießkennlinie als Funktion eines aus dem Gießlöffel ausgegossenen Schmelzgutvolumens über der Neigung des Gießlöffels und Speichern der (zumindest einen) Ausgießkennlinie,
  • – automatische Generierung des zeitlichen Verlaufs der Ausgießbewegung, wobei auf der Grundlage der Eingießkennlinie zu jedem Zeitpunkt das notwendige Eingießschmelzgutvolumen bestimmt wird, welches einem optimalen Ausgießschmelzgutvolumen gleichgesetzt wird, dem über die Ausgießkennlinie eine optimale Neigung zu jedem Zeitpunkt zugeordnet ist.
The object is achieved according to the invention, inter alia, by the following method steps:
  • Specification of a casting-specific pouring characteristic as a function of a molten material volume poured into the casting mold over the course of time and storage of the pouring characteristic,
  • Determination of a pouring bucket-specific pouring characteristic as a function of a pouring material volume poured out of the pouring ladle over the inclination of the pouring spoon and storage of the pouring characteristic (at least one),
  • - Automatic generation of the time course of the pouring movement, wherein on the basis of Eingießkennlinie at any time the necessary Eingießschmelzgutvolumen is determined, which is equated with an optimum Ausgießschmelzgutvolumen, which is assigned via the Ausgießkennlinie an optimal slope at each time.

Die Ausgießbewegung wird ausgehend von einer gegebenen gießformspezifischen Eingießkennlinie sowie zumindest einer gießlöffelspezifischen Ausgießkennlinie automatisch generiert. Die generierten Daten sind Position und Neigung des Gießlöffels als Zeitfunktion. Die Bewegung wird so gesteuert, dass sich ein kontinuierlicher Geschwindigkeitsverlauf aller am Gießvorgang beteiligten Achsen beispielsweise eines Roboters ergibt.The Ausgießbewegung is based on a given casting-specific pouring characteristic and at least one pouring bucket-specific pouring characteristic automatically generated. The generated data is position and slope of the ladle as Time function. The movement is controlled so that a continuous Velocity profile of all axes involved in the casting process for example, a robot results.

Grundlage für die automatische Bewegungsgenerierung ist die Eingießkennlinie, welche die erforderliche Füllmenge (Materialstrom) über den Zeitverlauf definiert. Die Kennlinie wird in die Steuerung des Automationsgeräts eingelesen und kann dort visualisiert und ggfs. manuell wie grafisch und/oder numerisch angepasst werden.basis for the Automatic motion generation is the pouring characteristic, which is the required capacity (Material flow) via defines the time course. The characteristic is transferred to the controller of the Automation equipment read in and can visualized there and, if necessary, manually and graphically and / or numerically adjusted.

Die Eingießkennlinie muss in der Form „eingegossenes Materialvolumen über dem Zeitverlauf", d. h. akkumuliertes Volumen, vorliegen. Sie kann von einer Simulationssoftware oder manuell vorgegeben werden.The Eingießkennlinie must be poured in the mold " Material volume over the passage of time ", d. H. accumulated volume. It can be from a simulation software or manually specified.

Liegt die Eingießkennlinie lediglich als „Materialstrom pro Zeiteinheit" vor, muss daraus durch Integralbildung das akkumulierte Materialvolumen über dem Zeitverlauf berechnet werden. Da die Materialstromkennlinie nicht immer funktional beschreibbar ist, kommen hier numerische Integrationsverfahrens zur Anwendung.Lies the pouring characteristic merely as "material flow per unit time " From this, through integral formation, the accumulated volume of material over the Time course are calculated. As the material flow characteristic is not always functionally describable, come here numerical integration method for use.

Die Ausgießkennlinie muss in der Form „ausgegossenes Materialvolumen über der Gießlöffelneigung", d. h. akkumuliertes Volumen vorliegen. Diese Kennlinie kann mit zwei unterschiedlichen Methoden erstellt werden.The Ausgießkennlinie must be in the form of "poured Material volume over of the pouring spoon inclination ", i.e. accumulated Volume present. This characteristic can with two different Methods are created.

Vorzugsweise wird die Ausgießkennlinie als Funktion des ausgegossenen Schmelzgutvolumens über der Gießlöffelneigung empirisch ermittelt. In einem automatischen Kalibriervorgang wird ein voll befüllter Gießlöffel schrittweise bis zu vollständigen Entleerung geneigt. Nach jedem Einzelschritt oder kontinuierlich wird die ausgegossene Materialmenge von einer elektronischen Waage gemessen und der Messwert an die Gießautomat-Steuerung übertragen. Die Steuerung protokolliert die Messwerte und erstellt unter Kenntnis des materialspezifischen Volumengewichtes daraus eine Kennlinie über das (akkumulierte) Materialvolumen. Nach einem Wechsel der Gießlöffelgeometrie muss die Ausgießkennlinie erneut ermittelt werden.Preferably, the pouring characteristic is determined empirically as a function of the poured out volume of molten material above the pouring ladle inclination. In an automatic calibration procedure, a fully filled ladle is gradually tilted to complete emptying. After each individual step or continuously, the amount of material poured out is measured by an electronic balance and the measured value is transmitted to the automatic casting machine control. The control records the measured values and, knowing the material-specific volumetric weight, creates a characteristic curve for the (accu mulated) material volume. After changing the geometry of the pouring ladle, the pouring characteristic must be determined again.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Methode wird die Ausgießkennlinie als Funktion des ausgegossenen Schmelzgutvolumens über der Gießlöffelneigung, d. h. akkumuliertes Vo lumen, unter Kenntnis der Gießlöffelgeometrie wie 3D-Modell und unter Voraussetzung eines waagerecht liegenden Schmelzgutspiegels analytisch berechnet.According to one Another preferred method is the Ausgießkennlinie as a function of poured volume of molten material above the bucket tilt, d. H. accumulated Vo lumen, with knowledge of Gießlöffelgeometrie like 3D model and assuming a horizontal melt level calculated analytically.

Aus der Kenntnis der Eingießkennlinie und der Ausgießkennlinie lässt sich der zeitliche Verlauf der Ausgießbewegung automatisch errechnen und steuern.Out the knowledge of the pouring characteristic and the pouring characteristic let yourself calculate the time course of the pouring movement automatically and control.

Zusätzlich zur oben beschriebenen Vorgehensweise mit feststehender Gießmaschine kann bei einer anderen Verfahrensweise auch die Gießmaschine während der Eingießbewegung gekippt werden (Kippgießmaschine). In diesem Fall kann die Gießform während des Eingießvorgangs beispielsweise aus einer geneigten Anfangsstellung in eine senkrechte Endstellung überführt werden. Somit ist zusätzlich zur Steuerung des zeitlichen Verlaufes der Ausgießbewegung auch die räumliche Bewegung der Eingießpsoition durch die Bewegung der Kippgießmaschine so zu steuern, dass der Gießlöffel immer korrekt zur Eingießposition steht.In addition to procedure described above with fixed casting machine can in another procedure, the casting machine while the pouring motion be tilted (Kippgießmaschine). In this case, the mold can while the pouring process for example, from an inclined starting position in a vertical Final position to be transferred. Thus, in addition for controlling the time course of the pouring movement also the spatial Movement of the pouring psoition by the movement of the tilt casting machine so to control that the ladle always correct to pouring position stands.

Der zeitliche Verlauf der Gießformbewegung kann in einer Kennlinie für die Kippbewegung über dem Zeitverlauf ermittelt und gespeichert werden.Of the temporal course of the mold movement can in a characteristic for the tilting movement over the Time course can be determined and stored.

Gemäß einer bevorzugten Verfahrensweise kann die Kennlinie für die Kippbewegung über dem Zeitverlauf durch eine Simulationssoftware ermittelt werden. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, die Kennlinie für die Kippbvewegung über dem Zeitverlauf durch Aufzeichnung der Gießformbewegung mit Hilfe eines angekoppelten Lagereglers während eines realen Eingießvorgangs zu ermitteln, nämlich dann, wenn die Gießform durch eine externe Steuerung bewegt wird.According to one preferred procedure, the characteristic for the tilting movement over time be determined by a simulation software. Alternatively exists also the possibility the characteristic for the tilting movement over the time course by recording the mold movement using a coupled position controller during a real pouring process to be determined, namely, if the mold is moved by an external control.

Eine erste Verfahrensweise sieht vor, dass sowohl die Ausgießbewegung des Gießlöffels als auch die Bewegung der Gießform von ein- und derselben Steuerung gesteuert wird, wobei der Eingießkennlinie und der Kennlinie für die Kippbewegung eine gemeinsame Zeitachse zu Grunde liegen, wobei ausgehend von der Eingießkennlinie zu jedem Zeitpunkt während des Eingießvorgangs aus der Kennlinie für die Kippbewegung die erforderliche Gießformstellung und ausgehend von dem optimalen Eingießvolumen über die Ausgießkennlinie die entsprechende Gießlöffelneigung ermittelt wird, wodurch eine auto matische Steuerung der Neigung und der Position des Gießlöffels und der Gießform erfolgt.A first procedure provides that both the pouring motion the ladle as well the movement of the mold controlled by one and the same controller, the Eingießkennlinie and the characteristic for the tilting movement is based on a common time axis, starting out from the pouring curve at any time during the pouring process from the characteristic for the tilting movement the required Gießformstellung and outgoing from the optimum pouring volume over the Ausgießkennlinie the corresponding ladle tilt is determined, whereby an automatic matic control of the inclination and the position of the ladle and the mold he follows.

Alternativ besteht die Möglichkeit, die Gießform von einer unabhängigen Steuerung zu steuern, wobei die aktuelle Stellung der Gießform von einem daran angekoppelten Positionsgeber erfasst und an die Steuerung des Gießlöffels übertragen wird, wobei aus der Eingießkennlinie zu jedem Zeitpunkt ein Eingießvolumen entnommen und über das zugehörige Ausgießvolumen mittels der Ausgießkennlinie die zugehörige Neigung und Position des Gießlöffels ermittelt wird, wobei das Nachführen der Ausgießbewegung des Gießlöffels durch eine kinematische Transformation erfolgt, wobei die aktuelle Stellung der Gießform berücksichtigt wird und wobei ein Tool Center Point (TCP) so nachgeführt wird, dass eine Schnaube des Gießlöffels stets über eine Einführöffnung der Gießform bewegt wird.alternative it is possible, the mold from an independent Controlling control, with the current position of the mold of a position sensor coupled to it and to the controller transferred to the ladle is, taking the Eingießkennlinie a pouring volume at all times taken and over the associated pouring volume by means of the pouring characteristic the associated The inclination and position of the ladle are determined being, with the tracking the pouring movement of the ladle a kinematic transformation takes place, the current position the mold considered and whereby a Tool Center Point (TCP) is updated so that a snort of the ladle always over a Insertion opening of the mold is moved.

Eine weitere bevorzugte Verfahrensweise sieht vor, dass zwischen diskret abgegriffenen Kennlinienwerten jeweils Zwischenwerte interpoliert werden und von der Steuerung des Gießautomaten an einen Antrieb der Gießform und/oder einen Gießlöffelantrieb ausgegeben werden, so dass sich eine kontinuierliche Bewegung ergibt.A Another preferred procedure provides that between discreet tapped characteristic values each intermediate values interpolated and from the control of the casting machine to a drive the mold and / or a Gießlöffelantrieb output, so that there is a continuous movement.

Eine weitere bevorzugte Verfahrensweise stellt eine Offline-Programmgenerierung dar, wobei über einen Algorithmus aus Informationen der Eingießkennlinie, Ausgießkennlinie und ggfs. Kennlinie für die Kippbewegung ein Bewegungsprogramm für die Steuerung des Automationsgeräts erzeugt wird. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass das generierte Programm archiviert, manuell verändert und ggfs. auf andere Gießautomaten übertragen werden kann.A Another preferred procedure is offline program generation where is over an algorithm from information of Eingießkennlinie, pouring curve and, if necessary, characteristic curve for the tilting movement generates a movement program for controlling the automation device becomes. This procedure has the advantage that the generated program archived, manually changed and possibly transferred to other casting machines can be.

Eine weitere bevorzugte Verfahrensweise zeichnet sich durch eine Online-Bewegungsgenerierung aus, wobei aus den gegebenen Kennliniendaten bzw. Kennlinientabellen über dem Zeitverlauf kontinuierlich die erforderliche Stellung bzw. Neigung des Gießlöffels und/oder der Gießform ermittelt und durch die Steuerung des Automatisierungsgeräts wie Gießautomat sofort eingestellt wird.A Another preferred method is characterized by an online generation of motion from, from the given characteristic data or characteristic tables over the Time course continuously the required position or inclination the ladle and / or the mold determined and by the control of the automation device such as casting machine is set immediately.

Die vorgestellten Verfahren bieten den Vorteil, dass eine Gießaufgabe vollständig automatisiert, geplant und durchgeführt werden kann. Insbesondere die automatische Kalibrierung nach einem Wechsel der Gießlöffelgeometrie reduziert die Rüstzeiten erheblich.The presented methods offer the advantage that a casting task Completely automated, planned and carried out. Especially the automatic calibration after changing the ladle geometry reduces set-up times considerably.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen -für sich und/oder in Kombination-, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.Further Details, advantages and features of the invention do not arise only from the claims, the characteristics to be taken for them - alone and / or in combination - but also from the description below of the drawing to be taken preferred embodiments.

Es zeigen:It demonstrate:

1 schematische Darstellung eines Gießautomaten mit Gießlöffel und Kokille, 1 schematic representation of an automatic pouring machine with ladle and mold,

2a eine Eingießkennlinie als Funktion eines in eine Gießform einzugiessenden Schmelzgutvolumens über dem Zeitverlauf, 2a a pouring characteristic as a function of a volume of meltable material to be introduced into a casting mold over time,

2b eine Ausgießkennlinie als Funktion eines aus dem Gießlöffel ausgegossenen Schmelzgutvolumens über der Neigung des Gießlöffels, 2 B a pouring characteristic as a function of a volume of molten material poured out of the ladle over the inclination of the ladle,

2c eine Kennlinie für die Kippbewegung als Funktion der Gießformstellung über dem Zeitverlauf, 2c a characteristic for the tilting movement as a function of the casting mold position over time,

3 Generierung der Gießlöffelbewegung auf der Grundlage von Eingeißkennlinie, Ausgießkennlinie und Kennlinie für die Kippbewegung bei Steuerung der Gießform durch die Gießautomatsteuerung und 3 Generation of Gießlöffelbewegung based on Eingeißkennlinie, Ausgießkennlinie and curve for the tilting movement in the control of the mold by the casting machine control and

4 Ermittlung der Gießformstellung auf der Grundlage der Eingießkennlinie, der Ausgießkennlinie sowie der Kennlinie für die Kippbewegung, wobei die Gießform von einer unabhängigen Steuerung bewegt wird. 4 Determining the casting position based on the Eingießkennlinie, the pouring characteristic and the characteristic for the tilting movement, wherein the mold is moved by an independent controller.

1 zeigt rein schematisch eine Vorrichtung 10 zum Einfüllen eines Schmelzgutes 12 wie Metallschmelze in eine Gießform wie Kokille 14 zur Herstellung eines Formteils. Die Vorrichtung 10 umfasst ein Automationsgerät 16 wie Gießautomat oder Roboter, der zum Einfüllen des flüssigen Metalls 12 mit einem Gießlöffel 18 ausgerüstet ist. Der Gießlöffel 18 ist an einer numerisch gesteuerten Achse 20 befestigt und wird beim Eingießvorgang über diese Achse geneigt. Um die erforderliche Ausgießbewegung des Gießlöffels 18 zu erreichen, können weitere kinematische Achsen 22, 24, 26, 28 des Roboters 16 koordiniert werden. 1 shows a purely schematic device 10 for filling a melted material 12 like molten metal in a mold such as mold 14 for producing a molded part. The device 10 includes an automation device 16 like casting machine or robot, for filling the liquid metal 12 with a ladle 18 equipped. The ladle 18 is on a numerically controlled axis 20 attached and tilted during the pouring process on this axis. To the required pouring movement of the ladle 18 To achieve this, you can get more kinematic axes 22 . 24 . 26 . 28 of the robot 16 be coordinated.

Die Kokille 14 kann eine Kippvorrichtung 30 aufweisen, mit der die Kokille 14 beim Eingießvorgang aus einer beispielsweise geneigten Anfangsstellung in eine beispielsweise senkrechte Endstellung kippbar ist. Die Steuerung des Roboters 16 erfolgt über eine Steuerung 32, die gleichzeitig auch die Kippvorrichtung 30 der Kokille steuern kann. Alternativ kann die Kippvorrichtung 30 auch von einer unabhängigen Steuerung 33 gesteuert werden. In diesem Fall wird über einen externen Positionsmeßgeber 34 die Position der Kokille 14 erfasst und an die Steuerung des Roboters 16 geleitet.The mold 14 can be a tilting device 30 exhibit, with which the mold 14 when pouring from an example inclined initial position in an example vertical end position is tilted. The control of the robot 16 via a controller 32 , which at the same time also the tilting device 30 the mold can control. Alternatively, the tilting device 30 also from an independent controller 33 to be controlled. In this case, via an external position encoder 34 the position of the mold 14 recorded and to the controller of the robot 16 directed.

Der Erfindung liegt die Idee zu Grunde, ausgehend von einer gegebenen kokillenspezifischen Eingießkennlinie A, einer gießlöffelspezifischen Ausgießkennlinie B und ggfs. Kennlinie für die Kippbewegung der Kokille C, nachfolgend Kokillenkennlinie C genannt, die Ausgießbewegung des Gießlöffels automatisch zu generieren.Of the Invention is based on the idea, starting from a given kokillpezifischen Eingießkennlinie A, a ladle-specific Ausgießkennlinie B and, if necessary, characteristic curve for the tilting movement of the mold C, hereinafter referred to Kokillenkennlinie C, the pouring movement of the ladle automatically to generate.

2a zeigt die Eingießkennlinie A als Funktion eines eingegossenen Schmelzgutvolumens Ve [Liter] l über dem Zeitverlauf t [sec]. Die Eingießkennlinie A kann von einer Simulationssoftware oder manuell vorgegeben werden. Sie beschreibt den optimalen Verlauf des Schmelzgut-Füllvorgangs und liefert als Ausgangsinformation die Einfüllmenge Ve [Liter] (Schmelzgutstrom bzw. Materialstrom) über dem Zeitverlauf. 2a shows the Eingießkennlinie A as a function of a cast-in volume of molten material Ve [liter] l over the time course t [sec]. The Eingießkennlinie A can be specified by a simulation software or manually. It describes the optimum course of the melt-filling process and provides as initial information the fill quantity Ve [liter] (melt stream or material flow) over time.

2b zeigt eine Ausgießkennlinie B als Funktion des ausgegossenen Schmelzgutvolumens Va [Liter] über der Gießlöffelneigung G [°]. Dabei ist das akkumulierte Schmelzgutvolumen dargestellt. 2 B shows a pouring characteristic B as a function of the poured out volume of molten material Va [liters] above the Gießlöffelneigung G [°]. Here, the accumulated melt volume is shown.

Die Ausgießkennlinie B kann mittels zwei unterschiedlicher Methoden erstellt werden. Zum einen kann unter Kenntnis der Gießlöffelgeometrie beispielsweise eines 3D-Modells, und des stets waagerecht liegenden Schmelzgutspiegels die ausgegossene Schmelzgutmenge in Abhängigkeit der Gießlöffelneigung G analytisch berechnet werden. Andererseits besteht die Möglichkeit, in einem automatischen Kalibriervorgang einen voll befüllten Gießlöffel schrittweise bis zur vollständigen Entleerung zu neigen. Während der Kippbewegung wird die ausgegossene Materialmenge von einer elektronischen Waage gemessen und der Messwert an die Gießautomat-Steuerung 32 übertragen. Die Steuerung 32 protokolliert die Messwerte und erstellt unter Kenntnis des materialspezifischen Volumengewichts daraus die Ausgießkennlinie B über das (akkumulierte) Schmelzgutvolumen. Dabei handelt es sich um eine gießlöffelspezifische Ausgießkennlinie B. Nach einem Wechsel der Gießlöffelgeometrie muss die Ausgießkennlinie B erneut ermittelt werden.The pouring curve B can be created by means of two different methods. On the one hand, the knowledge of the geometry of the pouring ladle, for example of a 3D model, and the level of the molten material always lying horizontally enables the amount of molten material poured out to be calculated analytically as a function of the pouring ladle inclination G. On the other hand, it is possible to gradually incline a fully filled ladle in an automatic calibration until complete emptying. During the tilting movement, the amount of material poured out is measured by an electronic balance and the measured value is measured by the automatic casting machine 32 transfer. The control 32 Logs the measured values and, knowing the material-specific volume weight, creates the pouring curve B over the (accumulated) melt volume. This is a pouring bucket-specific pouring curve B. After changing the pouring ladle geometry, the pouring curve B must be determined again.

Schließlich ist in 2c die Kokillenkennlinie C dargestellt. Bei manchen Gießverfahren ist es erforderlich, die Kokille 14 während des Eingießvorgangs z. B. aus einer geneigten Anfangsstellung in eine senkrechte Endstellung zu überführen. Der zeitliche Verlauf der Kokillenbewegung kann in der Kokillenkennlinie als Funktion der Kokillenstellung K [Grad°] über dem Zeitverlauf t [sec] beschrieben werden.Finally, in 2c the Kokillenkennlinie C shown. In some casting processes, it is necessary to use the mold 14 during the pouring process z. B. to transfer from an inclined initial position in a vertical end position. The temporal course of the mold movement can be described in the Kokillenkennlinie as a function of the mold position K [deg °] over the time course t [sec].

Die Kokillenkennlinie C kann entweder durch eine Simulationssoftware oder – wenn die Kokille 14 durch die externe Steuerung 33 bewegt wird – durch Aufzeichnung der Kokillenbewegung mit Hilfe des angekoppelten Lagereglers 34 während eines realen Eingießvorgangs ermittelt werden.The Kokillenkennlinie C can either by a simulation software or - if the mold 14 through the external control 33 is moved - by recording the Kokillenbewegung using the coupled position controller 34 during a real pouring process.

Aus den oben beschriebenen Kennlinien, nämlich Eingießkennlinie A, Ausgießkennlinie B sowie Kokillenkennlinie C lässt sich der zeitliche Verlauf der Ausgießbewegung automatisch steuern. Dabei können folgende Fälle unterschieden werden.From the characteristics described above, namely Eingießkennlinie A, Ausgießkennlinie B and Kokillenkennlinie C can be the time course of the pouring automatically controlled. there the following cases can be distinguished.

3 zeigt ein Verfahren, wobei die Kokille 14 von der Gießautomat-Steuerung 32 gesteuert wird. Der Eingießkennlinie A und der Kokillenkennlinie C liegt eine gemeinsame Zeitachse t [sec] zu Grunde. Beim Eingießvorgang wird über die, seit dem Gießbeginn verstrichene Zeit Tact mit Hilfe der Gießformkennlinie C die erforderliche Gießformstel lung Kact und aus der Eingießkennlinie A das erforderliche Eingießvolumen Vact abgegriffen. Über das nun bekannte Eingießvolumen Vact wird in der Ausgießkennlinie B die entsprechende Gießlöffelneigung Gact abgegriffen. Die Gießautomat-Steuerung 32 stellt darüber die erforderliche Neigung G, K für Gießlöffel und Kokille ein. 3 shows a method where the mold 14 from the casting machine control 32 is controlled. The Eingießkennlinie A and the Kokillenkennlinie C is based on a common time axis t [sec]. When pouring is on the time elapsed since the casting time Tact with the help of the mold curve C the required Gießformstel ment Kact and tapped from the Eingießkennlinie A the required Eingießvolumen Vact. About the now known Eingießvolumen Vact the corresponding Gießlöffel tilt Gact is tapped in the Ausgießkennlinie B. The casting machine control 32 above this sets the required inclination G, K for the ladle and the mold.

4 zeigt einen Verfahrensablauf, wobei die Kokille 14 von der unabhängigen, externen Steuerung 33 gesteuert wird. In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass die Kokillenneigung K [°Grad] nicht exakt eingestellt werden muss und die Kokille 14 von einer externen Steuerung 33 zeitgesteuert nachgestellt wird. Die aktuelle Stellung der Kokille 14 wird von dem daran angekoppelten Positionsgeber 34 erfasst und an die Gießautomat-Steuerung übertragen. 4 shows a procedure, wherein the mold 14 from the independent, external control 33 is controlled. In this case it is assumed that the chill inclination K [° deg] does not have to be set exactly and the chill mold 14 from an external controller 33 timed reset. The current position of the mold 14 is from the encoder attached to it 34 recorded and transmitted to the casting machine control.

In diesem Fall kommen nur die Eingießkennlinie A und die Ausgießkennlinie B zur Anwendung. Über die kontinuierlich verlaufende Gießzeit t [sec] wird aus der Eingießkennlinie A die Volumenmenge Vact entnommen und über die Ausgießkennlinie B die Gießlöffelstellung Gact entnommen. Das Nachführen des Gießautomaten bzw. Roboters 16 erfolgt durch eine kinematische Transformation, die die aktuelle Stellung der Kokille 14 gemäß Positionsgeber 34 berücksichtigt (Conveyor Synchronisation). Dabei wird eine Schnaube 36 des Gießlöffels 18 als TCP (Tool Center Point) ohne Orientierung so nachgeführt, dass die Schnaube 36 des Gießlöffels 18 immer über eine Einfüllöffnung der Kokille 14 bewegt wird. Die zusätzlich erforderliche Neigung G des Gießlöffels 18 und somit die Dosierung erfolgt über Gießlöffelneigung Gact aus der Ausgießkennlinie D.In this case, only the pouring characteristic A and the pouring characteristic B are used. The amount of volume Vact is taken from the pouring characteristic A via the continuous pouring time t [sec] and the pouring spoon position Gact is taken from the pouring characteristic B. The tracking of the casting machine or robot 16 is done by a kinematic transformation, which is the current position of the mold 14 according to position transmitter 34 considered (Conveyor Synchronization). This is a snort 36 of the ladle 18 as TCP (Tool Center Point) without orientation tracked so that the snort 36 of the ladle 18 always via a filling opening of the mold 14 is moved. The additionally required inclination G of the ladle 18 and thus the dosage takes place via pouring spout Gact from the pouring characteristic D.

In beiden Fällen bewegt das Automationsgerät 10 den Gießlöffel 18 so, dass die Gießlöffelposition immer optimal zur Einfüllöffnung der Kokille nachgeführt wird. Zwischen den diskret abgegriffenen Kennlinienwerten werden jeweils Zwischenwerte interpoliert und von der Gießautomat-Steuerung 32 an den Kokillenantrieb 30 und/oder Gießlöffelantrieb 16 ausgegeben, so dass eine kontinuierliche Bewegung generiert wird.In both cases, the automation device moves 10 the ladle 18 so that the Gießlöffelposition is always tracked optimally to the filling opening of the mold. Intermediate values are interpolated between the discretely tapped characteristic values and by the automatic casting machine controller 32 to the mold drive 30 and / or ladle drive 16 output so that a continuous movement is generated.

Bei der automatischen Bewegungsgenerierung für den Roboter können zwei verschiedene Verfahren zur Anwendung kommen.at The automatic generation of motion for the robot can be two different methods are used.

Bei einer Offline-Programmierung erzeugt ein Algorithmus aus den oben genannten Informationen ein Bewegungsprogramm für den Roboter 16. Hierbei werden Zwischenpositionen mit jeweils einer Geschwindigkeitsvorgabe für jede Zwischenposition generiert. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass das generierte Programm archiviert, manuell verändert und ggfs. auf andere Roboter bzw. Gießautomaten übertragen werden kann.In offline programming, an algorithm generates from the above information a motion program for the robot 16 , In this case, intermediate positions are generated, each with a speed specification for each intermediate position. This method has the advantage that the generated program can be archived, manually changed and possibly transferred to other robots or casting machines.

Bei der Online-Bewegungsgenerierung wird aus den gegebenen Kennlinientabellen bzw. Kennlinienwerten über den Zeitverlauf kontinuierlich die erforderliche Stellung des Gießlöffels 18 ermittelt und am Roboter bzw. Gießautomaten eingestellt. Dabei werden die anderen Achsen 20, 22, 24, 26, 28 des Roboters durch eine kinematische Transformation so nachgeführt, dass die Schnaube 36 des Gießlöffels 18 eine definierte Bahnbewegung (Gießbewegung) ausführt. Eine veränderte Neigung K der Kokille 14 geht ebenfalls in die Berechnung der Roboterbewegung ein.In online motion generation, the required position of the ladle continuously changes from the given characteristic tables or characteristic values over the course of time 18 determined and set on the robot or casting machine. In doing so, the other axes become 20 . 22 . 24 . 26 . 28 the robot by a kinematic transformation so tracked that the snort 36 of the ladle 18 performs a defined path movement (casting movement). A modified tilt K of the mold 14 is also included in the calculation of the robot movement.

Das vorgestellte Verfahren bietet den Vorteil, dass nach einem Austausch des Gießlöffels 18 oder bei Verwendung unterschiedlicher Gießlöffelgeometrien die Steuerung, nach einer automatischen Kalibrierung, selbständig eine Bewegung für den Roboter bzw. Gießautomaten berechnen kann.The presented method offers the advantage that after an exchange of the ladle 18 or when using different Gießlöffelgeometrien the controller, after an automatic calibration, can independently calculate a movement for the robot or casting machine.

Zu der Kokillenkennlinie B ist anzumerken, dass diese im Falle einer nicht gekippten Kokille 14 eine Gerade z. B. bei einem Kippwinkel um 0° darstellt.With regard to the chill curve B, it should be noted that in the case of a non-tilted mold 14 a straight line z. B. represents at a tilt angle of 0 °.

Claims (13)

Verfahren zur Steuerung einer Ausgießbewegung eines Gießlöffels (18) zum Ausgießen eines Schmelzgutes (12) wie Metallschmelze in eine Gießform (14) wie Kokille, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Verfahrensschritte umfasst: – Vorgabe einer gießformspezifischen Eingießkennlinie (A) in Abhängigkeit eines in die Gießform (14) eingegossenen Schmelzgutvolumens (12) über dem Zeitverlauf und Speichern der Eingießkennlinie (A), – Ermittlung einer gießlöffelspezifischen Ausgießkennlinie (B) als Funktion eines aus dem Gießlöffel (14) ausgegossenen Schmelzgutvolumens (12) über der Neigung (G) des Gießlöffels (14) und Speichern der zumindest einen Ausgießkennlinie (B), – automatische Generierung des zeitlichen Verlaufs der Ausgießbewegung, wobei auf der Grundlage der Eingießkennlinie (A) zu jedem Zeitpunkt das notwendige Eingießschmelzgutvolumen bestimmt wird, welches einem optimalen Ausgießschmelzgutvolumen gleichgesetzt wird, dem über die Ausgießkennlinie (B) eine optimale Neigung (G) zu jedem Zeitpunkt zugeordnet ist.Method for controlling a pouring movement of a ladle ( 18 ) for pouring a melted material ( 12 ) like molten metal in a casting mold ( 14 ) as mold, characterized in that the method comprises the following method steps: - specification of a casting mold-specific Eingießkennlinie (A) as a function of a in the mold ( 14 ) poured in volume of molten material ( 12 ) over the passage of time and storing the Eingießkennlinie (A), - Determination of a pouring bucket specific Ausgießkennlinie (B) as a function of one of the ladle ( 14 ) poured out volume of molten material ( 12 ) above the inclination (G) of the ladle ( 14 ) and storing the at least one pouring characteristic (B), - automatically generating the time course of the pouring movement, wherein on the basis of Eingießkennlinie (A) at any time the necessary Eingießschmelzgutvolumen is determined, which is equated to an optimum Ausgießschmelzgutvolumen over the Ausgießkennlinie ( B) an optimal slope (G) at all times is ordered. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingießkennlinie (A) als Funktion des eingegossenen Schmelzgutvolumens (12) über dem Zeitverlauf, d. h. akkumuliertes Volumen, von einer Simulationssoftware oder manuell vorgegeben wird.A method according to claim 1, characterized in that the Eingießkennlinie (A) as a function of the cast-in volume of molten material ( 12 ) over the passage of time, ie accumulated volume, from a simulation software or manually specified. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgießkennlinie (A) als Funktion des ausgegossenen Schmelzgutvolumens (12) über der Gießlöffelneigung empirisch ermittelt wird, wobei in einem automatischen Kalibriervorgang ein vollbefüllter Gießlöffel in Einzelschritten schrittweise bis zur vollständigen Entleerung geneigt wird und während der Kippbewegung die ausgegossene Materialmenge von einer elektronischen Waage gemessen und der Messwert an eine Steuerung (32) übertragen wird, wobei in der Steuerung (32) Messwerte protokolliert und unter Kenntnis des schmelzgutspezifischen Volumengewichts erstellt wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that the pouring characteristic (A) as a function of the poured-out volume of molten material ( 12 ) is determined empirically over the Gießlöffelneigung, wherein in an automatic calibration a fully filled ladle in steps is gradually inclined until complete emptying and measured during the tilting movement, the amount of poured material from an electronic balance and the measured value to a controller ( 32 ), wherein in the controller ( 32 ) Measured values are recorded and created with knowledge of the melt specific volume weight. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgießkennlinie (A) als Funktion des ausgegossenen Schmelzgutvolumens (12) über der Gießlöffelneigung, d. h. akkumuliertes Volumen, unter Kenntnis der Gießlöffelgeometrie wie 3D-Modell und unter Voraussetzung eines stets waagerecht liegenden Schmelzgutspiegels analytisch berechnet wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the pouring characteristic (A) as a function of the poured out volume of molten material ( 12 ) above the bucket tilt, ie accumulated volume, with knowledge of the bucket geometry such as 3D model and assuming an always horizontal melt level is calculated analytically. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Wechsel der Gießlöffelgeometrie die Ausgießkennlinie (B) entsprechend der neuen Gießlöffelgeometrie ermittelt wird.Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that after a change of Gießlöffelgeometrie the Ausgießkennlinie (B) according to the new ladle geometry is determined. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießform (14) während des Eingießvorgangs aus einer beispielsweise geneigten Anfangsstellung in eine beispielsweise senkrechte Endstellung bewegt wird, wobei der zeitliche Verlauf der Bewegung der Gießform (14) in einer Kennlinie (C) für die Kippbewegung (Gießformkennlinie) als Funktion der Gießformstellung über dem Zeitverlauf ermittelt und gespeichert wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the casting mold ( 14 ) is moved during the Eingießvorgangs from an example inclined initial position in an example vertical end position, wherein the time course of the movement of the mold ( 14 ) is determined and stored in a characteristic curve (C) for the tilting movement (casting characteristic curve) as a function of the casting mold position over the course of time. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießformkennlinie (C) durch ein Simulationsverfahren ermittelt wird.Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the mold curve (C) by a Simulation method is determined. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießformkennlinie (C) insbesondere bei externer Steuerung durch Aufzeichnung der Gießformbewegung mit Hilfe eines angekoppelten Lagegebers (34) während eines realen Eingießvorgangs ermittelt wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the casting characteristic curve (C), in particular in the case of external control, is recorded by recording the casting mold movement with the aid of a coupled position sensor ( 34 ) is determined during a real pouring process. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Ausgießbewegung des Gießlöffels (18) als auch die Bewegung der Gießform (14) von ein- und derselben Steuerung (32) gesteuert wird, wobei der Eingießkennlinie (A) und der Gießformkennlinie (B) eine gemeinsame Zeitachse zu Grunde liegen, wobei ausgehend von der Eingießkennlinie (A) zu jedem Zeitpunkt während des Eingießvorgangs aus der Gießformkennlinie (B) die erforderliche Gießformstellung und ausgehend von dem optimalen Eingießvolumen über die Ausgießkennlinie (B) die entsprechende Gießlöffelneigung (G) ermittelt wird, wodurch eine automatische Steuerung der Neigung des Gießlöffels und der Gießform erfolgt.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that both the pouring movement of the ladle ( 18 ) as well as the movement of the casting mold ( 14 ) of one and the same controller ( 32 ), wherein the Eingießkennlinie (A) and the Gießformkennlinie (B) are based on a common time axis, starting from the Eingießkennlinie (A) at any time during the Eingießvorgangs from the Gießformkennlinie (B) the required Gießformstellung and starting from the optimal pouring volume on the Ausgießkennlinie (B) the corresponding Gießlöffelneigung (G) is determined, whereby an automatic control of the inclination of the ladle and the mold takes place. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gießform von einer unabhängigen Steuerung (33) gesteuert wird, wobei die aktuelle Stellung der Gießform (14) von einem daran angekoppelten Positionsgeber (34) erfasst und an die Steuerung (32) des Gießlöffels (18) übertragen wird, wobei aus der Eingießkennlinie (A) zu jedem Zeitpunkt ein Eingießschmelzvolumen entnommen und über das zugehörigen Ausgießschmelzvolumen mittels der Ausgießkennlinie (B) die zugehörige Gießlöffelstellung ermittelt wird, wobei das Nachführen der Ausgießbewegung des Gießlöffels (18) durch eine kinematische Transformation erfolgt, wobei die aktuelle Stellung der Gießform (14) berücksichtigt wird und wobei ein Tool Center Point so nachgeführt wird, dass eine Schnaube (36) des Gießlöffels immer über eine Einfüllöffnung der Gießform bewegt wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that the casting mold is produced by an independent controller ( 33 ), wherein the current position of the mold ( 14 ) from a position sensor ( 34 ) and to the controller ( 32 ) of the ladle ( 18 ), wherein from the Eingießkennlinie (A) at any time a Eingießschmelzvolumen removed and the associated Gießlöffelstellung is determined by the Ausgießschmelzvolumen by means of the Ausgießkennlinie (B), wherein the tracking of the pouring movement of the Gießlöffel ( 18 ) is carried out by a kinematic transformation, wherein the current position of the mold ( 14 ) and a Tool Center Point is tracked so that a snort ( 36 ) of the ladle is always moved over a filling opening of the mold. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen diskret abgegriffenen Kennlinienwerten jeweils Zwischenwerte interpoliert werden und von der Steuerung (32) des Gießautomaten an einen Antrieb (30) der Gießform (14) und/oder einen Gießlöffelantrieb (20) ausgegeben werden, so dass sich eine kontinuierliche Bewegung ergibt.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that interim values are respectively interpolated between discretely sampled characteristic values and output by the controller ( 32 ) of the casting machine to a drive ( 30 ) of the casting mold ( 14 ) and / or a casting spoon drive ( 20 ) so that there is a continuous movement. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Offline-Programmgenerierung durchgeführt wird, wobei über einen Algorithmus aus Informationen der Eingießkennlinie (A), Ausgießkennlinie (B) und ggfs. Gießformkennlinie (C) ein Bewegungsprogramm für die Steuerung des Automationsgeräts erzeugt wird.Method according to at least one of the preceding Claims, characterized in that an offline program generation is performed, being over an algorithm of information of the pouring characteristic (A), pouring characteristic (B) and, if necessary, mold curve (C) a movement program for the control of the automation device is produced. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Online-Bewegungsgenerierung durchgeführt wird, wobei aus den gegebenen Kennliniendaten bzw. Kennlinientabellen über dem Zeitverlauf kontinuierlich die erforderliche Stellung des Gießlöffels (18) und/oder der Gießform (14) ermittelt und durch die Steuerung (32) des Automatisierungsgeräts wie Gießautomat sofort eingestellt wird.Method according to at least one of the preceding claims, characterized in that an online movement generation is carried out, wherein from the given characteristic curve or characteristic curves over the course of time continuously the required position of the ladle ( 18 ) and / or the casting mold ( 14 ) and by the controller ( 32 ) of the automation device such as casting machine is set immediately.
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